220kV電力變壓器有載調壓操作機構控制及報警策略設計

張厚海

摘要：有載調壓操作機構可在變壓器的運行（負載）狀態下，通過調整檔位來調節電力變壓器的分接位置，實現變壓器穩定調壓。本文針對220kV電力變壓器有載調壓操作機構的運行特點，設計出了一套可在不斷電的情況下，能夠快速、安全調壓的控制和報警策略，具有調壓范圍大、調壓速度快，手自動相結合的優點。

關鍵詞：智能變壓器;有載調壓策略;智能控制;在線監測

1.引言

隨著國民經濟的發展和電力工業的迅猛發展，人們對電力系統設備運行的可靠性的要求也在不斷提高。有載調壓操作機構作為變壓器中唯一在高壓電流下快速運行的部件，經常會出現各種各樣的故障，如：經常會出現無故放電、漏油、密封缺陷等[1]。為了能夠有效地減少故障發生，必須制定出科學合理的有載調壓操作機構控制及報警策略，從而達到真正實時提升用戶電壓質量的目的。

2.220kV有載調壓操作機構原理

2.1有載調壓操作機構的基本原理

有載分接開關的基本原理，就是在變壓器高壓繞組中引出若干分接頭后，在不中斷負載電流的情況下，由一個分接頭切換到另一個分接頭，來調節變壓器附加繞組的投入匝數，即改變變壓器的電壓比，從而實現調壓的目的[2]。有載分接開關必須滿足以下基本條件：（1） 在切換過程 中，保證電流是連續的。（2） 在切換過程中，保證不發生分接 頭問短路。

2.2有載調壓操作機構的基本檔位邏輯

調壓操作機構有一個中心檔位，以17檔的開關為例，中心檔位是9檔。每個檔位都有抽頭和調壓轉換觸點配合，實現繞組的接通和斷開功能。中心檔位的抽頭一般有3個，分別命名為Xa/Xb/Xc（如9a/9b/9c），非中心檔位的抽頭只有1個。

由于抽頭數量較多，變壓器的檔位信號通過編碼器和裝置連接，輸入編碼器的檔位信號是一對一的，即一個檔位一根電纜信號;輸出編碼器的檔位信號是8421方式編碼或BCD方式編碼。由于編碼方式變化，可以同過少數開入接入多個檔位狀態，如8421方式下可以使用5個開入接入32個檔位狀態信號。

檔位抽頭的連接有兩種方式：一種是普通方式，此方式下編碼器連接了中心檔位的a、b、c共3個抽頭;另一種方式是Xa/Xb/Xc方式，編碼器只連接了中心檔位的1個抽頭，即b抽頭。

3.有載調壓操作機構的一般參數說明

（1） 檔位編碼模式：分為8421模式、BCD模式及1對1模式三種;

（2） 滑檔判斷延時：一般5-10秒（整定值5000-10000），最大不能查過12.5秒（整定值12500）。

（3） 17檔調壓開關中心檔位為9。

（4） Xa/Xb/Xc方式：分為普通方式和Xa/Xb/Xc方式

（5） 分相模式：分為三相模式和分相模式

4.220kV有載調壓操作機構控制策略設計

4.1滑檔狀態判斷

在普通方式下，17檔的調壓開關在編碼器上有19個檔位，設定9檔和11檔在電動操作調檔時不停留。每次電動調檔只允許調節一級電壓，在Xa/Xb/Xc方式下每次調檔只變化一個檔位，但在普通模式下每次調檔可以變化一個或兩個檔位（過9檔和11檔時）。每次調檔均需要判斷是否僅調節了一級正確的電壓，否則稱之為滑檔。

4.2調檔控制策略設計

（1）滑檔判斷延時：表示調壓開切換一個抽頭的時間，注意不是切換一級電壓的時間，也不是切換一檔的時間;

（2）中心檔位：表示編碼器接入所有檔位的中間值，上圖中Xa/Xb/Xc方式時為9，普通方式時為10;

（3）Xa/Xb/Xc方式：為1時表示編碼器按照Xa/Xb/Xc方式連接，即只接了Xb，或者將Xa、Xb、Xc短接后接入編碼器，為0時表示普通方式。

5.220kV有載調壓操作機構報警及事件策略設計

5.1調壓升檔、降檔及停檔事件策略設計

當操作機構接收到升檔、降檔及停檔命令后立即觸發，硬接點輸出開關量信號。出現這一事件，僅意味著機構接收到了相當的命令，機構對命令進行了一次確認。

5.2調壓失敗報警策略設計

進行一次升或降檔操作時，若變壓器調壓開關沒有任何調檔動作，則20秒后會觸發“調壓失敗”事件

5.3調壓滑檔報警策略設計

對于下面4種情況發出滑檔報警：

（1）在Xa/Xb/Xc方式下進行升檔操作，目標檔位為小定值加1或大定值時，若沒有在兩倍滑檔延時內變化一個正確檔位。

（2）在Xa/Xb/Xc方式下進行降檔操作，目標檔位為小定值或大定值減1時，若沒有在兩倍滑檔延時內變化一個正確檔位。

（3）在普通方式下進行升、降檔操作，目標檔位為大或小定值時，若沒有在兩倍滑檔延時內變化兩個正確檔位。

（4）目標檔位非特殊檔位，則無論何種方式，若沒有在一倍滑檔延時內沒有變化一個正確檔位。

當出現滑檔報警后，立刻輸出硬接點輸出開關量信號，并切斷相關電源回路，避免出現連鎖故障。當判斷出現滑檔后，同時立即觸發“調壓停檔”事件以及“調壓故障”報警，向運維人員做出提示。同時自動啟動調壓停檔功能，“分接開關停檔”出口動作且1秒鐘后自動收回，并在20秒后觸發“調壓停止”事件。

6.結語

本文通過對220kV電力變壓器有載調壓開關的主要故障現象進行分析，總結出了一套切實可行、安全可靠的控制及報警策略，并且對變壓器有載調壓操作機構的重要作用進行詳細的說明，促進對主變有載調壓開關的常見問題進行適當檢修，保證整個變壓器的整體運行效果，從而確保電力系統穩定運行。變壓器有載調壓技術則是保持電力系統電壓穩定的一項關鍵技術。本文的案例對今后的實踐工作具有一定指導性意義。

參考文獻

[1]關天云.主變有載調壓開關的故障分析及解決[J].科技資訊，2019，15：44-46.

[2]馮艷，金燕云，劉笑洋.基于主變有載調壓不能電調故障缺陷分析[J].測試工具，2020，18：126-127